合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René 104合金析出的主要平衡相为γ'、MC、M₂₃C₆、M₃B₂和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ'相的析出温度,Cr含量对M₂₃C₆和M₃B₂的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M₃B₂的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ'相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ'相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M₂₃C₆碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.

     

Ni基粉末冶金高温合金平衡析出相的热力学研究

为了对Ni基高温合金进行优化设计,采用热力学计算软件Jmatpro与相应的Ni基高温合金数据库,对3代粉末高温合金René95、René88DT和René104合金的平衡相析出行为进行了热力学计算与比较研究。结果表明:3种合金的平衡相种类基本相同,主要平衡相为γ、γ’、碳化物M23C6和MC以及硼化物M3B2,但析出量、析出温度及范围存在差别。René104合金有较高的γ’相析出温度和较多的γ’相析出量,而René88DT合金的γ’相析出温度最低,γ’相析出量最少;Ta的添加使Nb元素在γ’相中的含量随温度降低先增加后减少的变化规律变为随温度降低而一直减少;另外,对于碳化物而言,René95和René88DT合金中的碳化物析出规律基本一致,只是析出量和析出温度区间不同,而René104合金与它们存在一定差别。     

铪在粉末冶金高温合金中的作用研究概况

结合铪在铸造高温合金以及变形高温合金中的作用,简要说明了在粉末冶金高温合金中添加铪的重要性,并重点概述了铪在粉末冶金高温合金中的作用及应用,最后探讨了加铪以提高粉末冶金高温合金性能的研究方向.     

铪对FGH97合金平衡相影响的评估

利用材料相图计算和材料性能模拟软件JMatPro,计算了粉末高温合金FGH97热力学平衡相及相组成,研究了不同Hf含量对平衡相和相组成的影响,并结合物理化学相分析实验和显微组织观察进行了验证分析,进而揭示FGH97合金在750℃下各相析出和Hf在相间分配的规律,认清Hf在FGH97合金的作用.结果表明:FGH97合金在750℃下的平衡相包括γ、γ'、MC、M₂₃C₆、M₃B₂和μ相,Hf主要存在于γ'和MC相中,并且随着Hf含量的增大,Hf在γ'和MC相中分配不同.     

粉末高温合金平衡相析出行为的热力学对比

利用热力学平衡相计算方法及相应的高温合金数据库对René95,René88DT和an741нп三种合金在平衡相析出温度范围和析出量以及之间的关联性进行了系统的热力学计算对比分析.结果表明:三种粉末高温合金的平衡相种类基本相同,主要平衡相为γ,γ'和碳化物M₂₃C₆,MC,M₆C.René95合金中的碳化物含量要高于其他两种合金.зп741нп有着较高的γ'相析出温度和较大的析出量.随温度降低,Co和Nb从γ'相中析出,在其周围富集,其中зп741нп合金中尤为明显.合金元素的偏聚度也和合金的初熔点与终熔点之差的大小有关,其熔解区间越大即初熔点和终熔点之差越大,合金元素的偏聚度越大.     

铼对单晶高温合金γ、γ''''相的影响

以DD6合金为基础,适当调整铼含量,浇注出4种不同铼含量的单晶合金.通过对标准热处理后合金试样扫描电镜和透射电镜的观察、测量和分析,研究了铼含量对热处理合金γ、γ'相尺寸、分布、体积分数以及合金元素在两相间的分配行为的影响.结果表明,铼对上述各因素的影响显著.     

应力诱发析出细小γ''''相及其热力学分析

对[001]取向单晶镍基合金进行高温持久和室温瞬时拉伸性能测试后,进行TEM观察及相平衡热力学分析.结果表明形变过程中的外加应力使合金元素在γ基体相中的溶解度发生变化;拉伸应力使元素Al和Ta的溶解度降低,过饱和的Al和Ta发生偏聚,可形成细小γ'相自基体中析出.     

热处理工艺对U720LI合金中γ''''相析出的影响

研究了连续冷却过程中的中断淬火和时效处理对于U720LI高温合金中γ'相析出规律的影响.结果表明,该合金自1175℃快冷(800℃/min)至室温时,组织中仍有非常细小的一次γ'相析出;而当合金自1175℃缓慢冷却(55℃/min)至1010℃以下温度再中断快冷至室温时,合金中会发生多次析出,形成不同尺寸的γ'相.对于快冷试样,时效后发现有更细小的γ'相析出,析出相的平均尺寸将减小;而对于先缓冷再中断快冷的试样,时效后没有明显的细小γ'相析出,析出相的平均尺寸将增大.     

热等静压冷却速度对粉末冶金高温合金组织及性能的影响

设计了热等静压机冷速的模拟实验。采用两种冷速研究了热等静压(HIP)对粉末高温合金γ′相形貌、尺寸及性能的影响。结果表明,由于HIP冷速低,析出的γ′相尺寸大,在冷却过程中γ′相发生了分裂,γ′相形貌发展成八瓣状、八瓣树枝状和树枝状;冷速越低,γ′相形貌趋向长成树枝状。两种冷速HIP处理的试样经热处理后,γ′相尺寸和形貌发生了改变,由于热处理冷速快,γ′相变为较为规则的细小方形,组织基本相同,力学性能几乎无差别。     

时效制度对粉末冶金高温合金FGH95组织和性能的影响

研究了淬火处理的FGH95合金在不同时效制度下的显微组织和力学性能,并对室温U型缺口试样冲击断口进行了对比分析。结果表明:相同固溶淬火处理的FGH95合金,经过单级时效(760℃×16h/AC)和两级时效(870℃×1.5h/AC+650℃×24h/AC)处理后晶粒度相同,γ′相的形貌、尺寸和分布也无明显差异。二者的硬度、室温冲击韧度、室温和650℃拉伸性能相当;单级时效后650℃/1035MPa的光滑持久寿命略高于两级时效,但持久塑性低于两级时效。FGH95合金可以采用单级时效代替传统的两级时效处理。     

FGH95镍基高温合金粉末中的夹杂及其对合金疲劳性能的影响

本文系统研究了FGH95粉末高温合金的原始粉末和粉末处理过程中夹杂的性质 (成分、分类和形貌 )以及夹杂对材料低周疲劳性能的影响 ,建立了夹杂的位置和尺寸与LCF性能的关系曲线。     

预变形对FGH97粉末高温合金热处理组织的影响

FGH97粉末高温合金制品在生产加工过程中由于操作不当会出现局部表面凹坑,对存在该缺陷的合金制品进行检测分析,发现受外力影响的区域经热处理后晶粒异常粗大;采用热模拟实验验证了局部变形对FGH97合金热处理组织的影响。结果表明:FGH97合金在受外力作用后的合金变形量达到临界变形量时,热处理过程中会发生晶粒异常长大,造成组织不均匀,进而影响合金的性能与应用。合金在制备过程应严格遵守操作规程,避免局部发生变形。     

镍基高温合金粉末中夹杂的研究

研究了等离子旋转电极雾化FGH95镍基高温合金粉末中夹杂的性质（成分分类和形貌）及粉末处理过程去除非金属夹杂效果的影响,介绍了有效去除非金属夹杂的方法。     

PREP法FGH95粉末中亚稳碳化物的稳定化处理

实验结果表明，对ＰＲＥＰ法ＦＧＨ９５合金粉末进行预热处理。可以使亚稳碳化物（ＭＣ’）向稳定型的ＭＣ、Ｍ２３Ｃ６、Ｍ６Ｃ型碳化物转变，明显改变碳化物的分布状态，有效地抑制ＰＰＢ的形成。     

粉末预热处理对FGH95合金组织和性能的影响

本文探讨了采用粉末预热处理方法改善合金组织、提高合金性能及其稳定性的可能性。结果表明：采用粉末预热处理方法明显改善了热等静压（ＨＩＰ）致密材料中原始颗粒边界与晶界上碳化物的聚集程度，并且增加了合金中γ’相的含量而不改变合金的晶粒度；经过１１００℃预热处理的粉末，再经ＨＩＰ及热处理后，其材料的塑性与持久寿命得到明显提高。     

含钛钢奥氏体中第二相析出的热力学分析和实验研究

基于含钛钢中各析出相之间的相互溶解现象,建立热力学模型,研究了低碳含钛钢中的ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＳ、Ｔｉ４ｃ２ｓ２及ＭｎＳ等第二相在奥氏体中的平衡析出规律,对２０ＣｒＭｎＴｉ钢种成分的计算结果表明：该类含钛钢中的析出相主要为ＴｉＣｙＮ１－ｙ、Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２及ＭｎＳ,且钛和硫含量在规格范围内的波动可导致它们析出的次序和数量发生明显的变化,对该钢种的实验研究表明,高温冷却过程中,脱溶析出的细小的沿晶Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２等粒子是钢在奥氏体高温塑性恶化的原因之一。     

优化等离子旋转电极工艺提高FGH95合金粉末的收得率

本文研究了采用等离子旋转电极工艺制取FGH95合金粉末时,棒料转速、等离子弧电流强度、工作气体流量等制粉工艺参数对粉末收得率的影响。在此基础上,对这些参数进行了优化,使FGH95合金的<100～>50μm成品粉收得率提高了近12%。     

铁对镍基铸造高温合金组织性能以及针状相析出动力学的影响

本文采用不同的热处理制度,着重研究了铁（0～25%）对Ni—Cr—Mo—A—Ti型镍基合金σ相析出动力学以及对合金性能的影响。研究结果表明:在镍基铸造合金中,σ相的形成与铁含量有密切关系,铁可以明显改变合金元素在γ—γ'中的分配关系,并提高合金的平均电子空位数,从而促进σ相析出;随着铁含量的增加,合金的持久强度降低,但对拉伸性能影响较小。